非饱和土的强度理论

发布网友发布时间：2022-05-29 18:40

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热心网友时间：2023-11-04 12:06

根据Terzaghi的有效应力概念，土体内的剪应力仅能由土体的骨架所承担，土体的抗剪强度理应表示为剪破面上法向有效应力的函数。因此，饱和土体Mohr-Coulomb强度准则的表达式为：

水及动力荷载作用下浅伏采空区围岩变形破坏研究

式中：τ_ƒ——土体抗剪强度，MPa；

c＇——有效黏聚力，MPa；

φ＇——有效内摩擦角，（º）；

σ＇——剪破面上的法向有效应力，MPa；

σ——剪破面上的法向总应力，MPa；

u_w——空隙水压力，MPa。

饱和土体Mohr-Coulomb强度准则的破坏包线是二维平面内的一直线，为代表破坏条件的一系列Mohr圆的公切线，其斜率为tanφ＇，在纵轴（剪应力τ）上的截距为有效黏聚力c＇，如图5.2所示。

图5.2 饱和土的Mohr-Coulomb破坏包线

而对于非饱和土，其抗剪强度公式^[113]为：

τ_ƒ=c＇+（σ-u_a）tanφ＇+（u_a-u_w）tanφ^b（5.3）

式中：u_a——孔隙气压力，MPa；

u_w——孔隙水压力，MPa；

（σ-u_a）——破坏时在破坏面上的净法向应力，MPa；

（u_a-u_w）——破坏时在破坏面上的基质吸力，MPa；

φ^b——破坏包面与基质吸力平面的交角。

Fredlund的非饱和土抗剪强度公式中采用的是以孔隙气压力u_a为基准的应力状态变量（σ-u_a）和（u_a-u_w）组合。Fredlund建议的非饱和土抗剪强度公式是Mohr-Coulomb饱和土抗剪强度公式的延伸，两者之间可以平顺地过渡，当土体饱和时，孔隙水压力u_w等于孔隙气压力u_a，基质吸力（u_a-u_w）等于零，公式中的基质吸力相消失，从而平滑地过渡为饱和土抗剪强度公式。